何首乌野生种质资源地理变异与种源初步选择

发布时间：2017-04-26 10:03

  本文关键词：何首乌野生种质资源地理变异与种源初步选择，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：何首乌(Polygonum multilorum Thunb.)为蓼科的多年生缠绕草质藤本植物,其块根及藤均为名贵的大宗中药材,在保健和化工等方面也有广阔的开发前景。 本文对全国10 个省份何首乌野生种源的遗传差异和生理、生长及质量性状差异进行研究,取得的主要研究结果如下: 1.通过主成分和聚类分析方法,依据叶性状,将31 个何首乌野生种源划分为三大类。 2.通过改进CTAB 法提取出高质量的DNA,首次建立了RAPD 标记在该物种上的良好反应体系。 3.从300 对引物中筛选出40 对稳定且重复性好的引物进行扩增,发现野生何首乌种源具有较高的多态性(69.5%);所检测到的228 条多态位点的平均有效等位基因数目(Effective number of alleles)为1.4556,平均基因多样度(Nei's gene diversity)为0.2781,平均信息指数(Shannon's Information index)为0.4329,研究显示了何首乌野生种源具有较丰富的遗传多样性;聚类分析将31 个何首乌野生种源划分为四大类,与叶性状的地理变异基本相吻合,表明各种源间的亲缘关系与地理分布相符。 4.扦插试验结果表明31 个种源的扦插成活率有显著差异;茎段组织培养研究表明何首乌芽的芽增殖培养配方以MS+6-BA1.0mg/L+NAA0.05mg/L 和MS+ 6-BA0.5mg/L+NAA0.02 mg/L培养基较好,生根诱导以1/2MS+6-BA1.0mg/L +NAA0.1mg/L或1/2MS+ 6-BA0.5mg/L +NAA0.05mg/L 培养基较好 5.研究表明: 10 个何首乌种源在生长、生理及质量各性状方面均存在显著或极显著差异,其中:(1)普定、环江和南京种源的总藤长生长迅速,高州、泰山和南京种源的块茎生长较快,而高州、环江和恩施种源的总生物量较高;(2)北方种源的光合速率比南方种源略高,但在单株光合产率上,环江、高州和恩施等南方种源较高,这与总生物量的表现一致;此外南方种源的PSⅡ光化学效率比北方种源高;各种源叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、硝酸还原酶活性和过氧化物酶活性在各月份的变化差异显著;(3)何首乌各种源在块根、藤和叶片中的6 种金属元素含量变化差异显著;(4)泰山、嵩县和峨眉种源的总蒽醌含量较高,但高州和泰山种源的结合型蒽醌有效经济产量高于其它种源。　 6.通过性状间相关分析,选出11 个性状指标作为何首乌种源选择的指标。　 7.通过主成分分析和因子得分模型分析,初步筛选出2 个适合在江苏省推广的优良何首乌种源。
【关键词】：何首乌 RAPD 遗传多样性 组织培养 生长和生理 HPLC 蒽醌 种源选择
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：S567.239
【目录】：

• 致谢3-4
• 发表的主要论文4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 前言17-20
• 1 何首乌生物学特性及分布17
• 1.1 何首乌形态特征17
• 1.2 生物学特性及分布17
• 2 何首乌的开发及经济价值17-18
• 2.1 主要成分、药理及功效17-18
• 2.2 我国何首乌产业现状18
• 3 研究目的及意义18-20
• 第一章 文献综述20-35
• 1 何首乌野生资源现状20
• 2 何首乌种质资源与药材质量20
• 3 何首乌根、茎、叶形态变异分析和鉴定20-21
• 4 分子标记技术及其在药用植物资源研究中的应用21-30
• 4.1 分子标记种类及性质21-24
• 4.1.1 几种主要的分子标记21-24
• 4.1.1.1 RFLP21
• 4.1.1.2 RAPD/DAF/SCAR21-22
• 4.1.1.3 AFLP22
• 4.1.1.4 SSR/ISSR22-23
• 4.1.1.5 SNP23
• 4.1.1.6 SSCP/DGGE/TGGE23-24
• 4.1.2 主要分子标记之间的比较24
• 4.2 分子标记技术在药用植物资源在药用植物资源研究中的应用24-30
• 4.2.1 分子标记技术在药用植物资源分类的应用24-25
• 4.2.2 分子标记技术在药用植物资源物种进化与亲缘关系研究25-26
• 4.2.3 优良品种和种子种苗鉴别26
• 4.2.4 遗传图谱的建立与基因定位26
• 4.2.5 分子标记的辅助育种26-27
• 4.2.6 中药真伪、近缘药材及代用品鉴别27-28
• 4.2.7 药材的野生类型与栽培品种的研究28
• 4.2.8 粉末、中成药鉴别28-29
• 4.2.9 道地药材研究29
• 4.2.10 生药质量标准化的DNA 分子刻划29-30
• 5 何首乌人工栽培现状及研究进展30-32
• 5.1 何首乌人工栽培现状30
• 5.2 何首乌人工栽培技术的应用和研究进展30-32
• 5.2.1 何首乌繁殖技术30-31
• 5.2.1.1 扦插育苗研究30
• 5.2.1.2 种子繁殖30
• 5.2.1.3 块根繁殖30
• 5.2.1.4 组培育苗技术研究30-31
• 5.2.2 何首乌丰产栽培技术的研究31-32
• 5.2.2.1 选地整地31
• 5.2.2.2 定植技术31
• 5.2.2.3 田间管理31
• 5.2.2.4 施肥技术31-32
• 5.2.2.5 病虫害防治技术32
• 5.2.3 何首乌的收获和加工利用32
• 6 生理指标在种源选择中的应用32-35
• 第二章 何首乌野生种质资源的叶性状变异及聚类分析35-47
• 1 实验材料35-36
• 2 实验方法36
• 2.1 指标测定36
• 2.2 统计分析方法36
• 3 结果与分析36-44
• 3.1 叶性状变异36-38
• 3.2 叶性状间的相关关系38-39
• 3.3 主成分分析39-43
• 3.3.1 特征根39-40
• 3.3.2 主成分函数40-41
• 3.3.3 主成分值分析41-43
• 3.4 聚类分析43-44
• 4 结论与讨论44-47
• 4.1 性状变异44-45
• 4.2 性状间的相关关系45
• 4.3 主成分分析45-46
• 4.4 聚类分析46-47
• 第三章 何首乌野生种质资源的RAPD 分析47-70
• 1 实验材料47
• 2 实验方法47-50
• 2.1 基因组DNA 的提取47
• 2.2 DNA 质量的检测47-48
• 2.3 RAPD实验方法48-49
• 2.3.1 PCR 反应体系的优化48-49
• 2.3.1.1 镁离子浓度48
• 2.3.1.2 dNTP 浓度48
• 2.3.1.3 引物浓度48
• 2.3.1.4 Taq 酶浓度48
• 2.3.1.5 退火温度48-49
• 2.3.2 引物筛选49
• 2.3.3 PCR 产物电泳检测49
• 2.4 数据收集及统计分析49-50
• 2.4.1 PCR 扩增谱带的统计49
• 2.4.2 遗传距离与聚类分析49
• 2.4.3 品种遗传多样性的度量49-50
• 3 结果与分析50-66
• 3.1 基因组DNA 的提取及质量检测50-51
• 3.2 RAPD扩增体系的建立51-52
• 3.2.1 镁离子浓度51
• 3.2.2 dNTP 浓度51
• 3.2.3 引物浓度51-52
• 3.2.4 Taq 聚合酶浓度52
• 3.2.5 退火温度52
• 3.3 RAPD引物筛选与扩增片断多态性52-54
• 3.4 遗传距离和聚类分析54-56
• 3.5 何首乌种质资源品种群的划分56-57
• 3.6 何首乌野生种质资源的数字指纹码57-63
• 3.7 何首乌野生种质资源的遗传多样性63-66
• 4 结论与讨论66-70
• 4.1 基因组DNA 的提取66
• 4.2 RAPD反应体系66-67
• 4.3 RAPD引物筛选67
• 4.4 品种指纹图谱67-68
• 4.5 栽培品种的聚类分析68
• 4.6 野生种源的遗传多样性68-70
• 第四章 何首乌野生种源生长、生理及质量性状地理变异研究70-114
• 1 实验材料70
• 2 试验地概况70
• 3 实验方法70-74
• 3.1 扦插育苗和种植70-71
• 3.2 花期、种子成熟期及种子性状的观测71
• 3.3 生长指标的测定71
• 3.4 生物量的测定71
• 3.5 生理指标的测定71-73
• 3.5.1 光合指标的测定71
• 3.5.2 叶绿素荧光的测定71-72
• 3.5.3 叶绿素含量的测定72
• 3.5.4 可溶性蛋白质含量的测定72
• 3.5.5 硝酸还原酶活性的测定72
• 3.5.6 过氧化物酶活性的测定72-73
• 3.6 金属元素的测定73
• 3.7 蒽醌类成分含量的测定73-74
• 4 统计分析74
• 5 结果与分析74-108
• 5.1 何首乌种源花期、种子成熟期及种子性状的地理变异74-76
• 5.1.1 何首乌各种源开花物候期和结实物候期地理变异74-75
• 5.1.2 何首乌各种源种子性状的变异75-76
• 5.2 何首乌种源生长节律和生长动态差异分析76-80
• 5.2.1 何首乌种源生长节律76-77
• 5.2.2 何首乌种源总藤长生长动态差异分析77-78
• 5.2.3 何首乌种源总地径生长动态差异与基部总萌条数差异分析78-79
• 5.2.4 何首乌种源单株叶面积生长动态差异分析79-80
• 5.3 何首乌种源生物量的地理变异80-84
• 5.3.1 何首乌种源生物量的种内和种间变异80-81
• 5.3.2 何首乌种源各生物量指标种源间方差分析和多重比较81-83
• 5.3.3 何首乌种源各器官生物量分配格局83-84
• 5.4 何首乌种源生理指标的动态变化和变异84-96
• 5.4.1 何首乌种源叶绿素的动态变化和变异84-86
• 5.4.2 何首乌种源可溶性蛋白质的动态变化和变异86-87
• 5.4.3 何首乌种源硝酸还原酶的动态变化和变异87-88
• 5.4.4 何首乌种源过氧化物酶的动态变化和变异88-89
• 5.4.5 何首乌种源光合指标的动态变化和变异89-95
• 5.4.5.1 光合速率89-90
• 5.4.5.2 蒸腾速率90-91
• 5.4.5.3 气孔导度91-92
• 5.4.5.4 细胞间CO_2 浓度92-94
• 5.4.5.5 单株光合产率94-95
• 5.4.6 何首乌种源叶绿素荧光的动态变化和变异95-96
• 5.4.6.1 各种源PSⅡ原初光能转换效率的差异分析95-96
• 5.4.6.2 各种源PSⅡ原初光能转换效率的日变化96
• 5.5 何首乌种源块根性状与外观形态的地理变异96-99
• 5.6 何首乌种源藤、叶、块根中金属元素的地理变异99-104
• 5.6.1 何首乌种源藤中金属元素的地理变异99-100
• 5.6.2 何首乌种源叶片中金属元素的地理变异100-101
• 5.6.3 何首乌种源块根中金属元素的地理变异101-102
• 5.6.4 何首乌种源藤、叶、块根中金属元素分配比例102-104
• 5.7 何首乌种源蒽醌类成分含量的地理变异规律104-108
• 5.7.1 何首乌种源蒽醌类成分含量的测定104-107
• 5.7.2 何首乌种源蒽醌类成分含量的地理变异107
• 5.7.3 何首乌种源结合型总蒽醌有效经济产量的地理变异107-108
• 6 结论与讨论108-114
• 6.1 花期、种子成熟期的变异108
• 6.2 种子性状的变异108
• 6.3 生长节律和生长动态的变异108-109
• 6.4 单株叶面积生长动态的变异109
• 6.5 生物量的地理变异109-110
• 6.6 叶绿素、可溶性蛋白质、硝酸还原酶和过氧化物酶的变异110
• 6.7 光合指标的变异110-111
• 6.8 叶绿素荧光的变异111
• 6.9 何首乌种源块根性状与外观形态的地理变异111-112
• 6.10 藤、叶、块根中金属元素的地理变异112
• 6.11 蒽醌类成分含量的地理变异规律与药材质量112-114
• 第五章 何首乌种源初步选择114-123
• 1 实验材料与方法114
• 2 数据处理114
• 3 结果与分析114-121
• 3.1 不同种源生长性状与生物量性状间的相关性分析114
• 3.2 不同种源生物量各性状间的相关性分析114-116
• 3.3 不同种源光合指标与生物量性状间的相关性分析116
• 3.4 不同种源生理指标与生物量性状间的相关性分析116-117
• 3.5 不同种源叶绿素荧光与生物量性状间的相关性分析117-118
• 3.6 不同种源蒽醌类成分与生物量性状间的相关性分析118
• 3.7 何首乌种源选择118-121
• 4 结论与讨论121-123
• 4.1 生长性状与生物量性状间的相关性分析121
• 4.2 生理指标与生物量性状的相关分析121-122
• 4.3 不同种源蒽醌类成分与生物量性状间的相关性分析122
• 4.4 何首乌种源选择122-123
• 第六章 何首乌野生种质资源的无性繁殖研究123-128
• 1 实验材料123
• 2 实验方法123-124
• 2.1 扦插繁殖试验123
• 2.2 茎段组织培养123-124
• 2.2.1 外植体的准备123
• 2.2.2 培养条件123-124
• 3 数据处理124
• 4 结果与分析124-126
• 4.1 各种源扦插繁殖试验成活率差异分析124-125
• 4.2 茎段组织培养125-126
• 4.2.1 茎段腋芽的诱导125
• 4.2.2 芽的继代增殖培养125-126
• 4.2.3 根的诱导126
• 4.2.4 生根苗移栽126
• 5 结论与讨论126-128
• 5.1 各种源扦插繁殖成活率126-127
• 5.2 茎段组织培养127-128
• 5.2.1 何首乌芽的增殖培养127
• 5.2.2 生根诱导培养基的采用127-128
• 第七章 总结论与讨论128-132
• 1 基本结论128-129
• 1.1 何首乌野生种源叶性状变异128
• 1.2 何首乌野生种源的遗传多样性128
• 1.3 何首乌繁殖技术128
• 1.4 何首乌主要经济性状的地理变异128-129
• 1.5 何首乌生长、生理与生物量等性状间相关关系129
• 1.6 何首乌的种源选择129
• 2 讨论与建议129-130
• 2.1 何首乌发展存在的问题和建议129
• 2.2 加快何首乌野生种源的鉴定、分类、产量与质量分析以及良种选育工作129
• 2.3 何首乌种质资源基因库的建立129-130
• 2.4 何首乌施肥技术的研究130
• 2.5 何首乌栽培生理和生化方面的研究130
• 2.6 何首乌病虫害综合防治技术的研究130
• 2.7 加强何首乌药理成分研究和综合开发利用的研究130
• 3 本研究的特色130-131
• 4 本研究不足之处131-132
• 参考文献132-143
• 详细摘要143-152

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